鋁錠

鋁錠的生產(chǎn)是由鋁土礦開采、氧化鋁生產(chǎn)、鋁的電解等生產(chǎn)環(huán)節(jié)所構(gòu)成。

先采出鋁土礦，經(jīng)水洗、磨細(xì)等流程生產(chǎn)出鋁礦粉，再經(jīng)焙燒等四道復(fù)雜工藝得到氧化鋁，生產(chǎn)氧化鋁的鋁土礦主要有三種類型：三水鋁石、一水硬鋁石、一水軟鋁石。

在已探明的鋁土礦儲(chǔ)量中，92%是風(fēng)化紅土型鋁土礦，屬三水鋁石型，這些鋁土礦的特點(diǎn)是低硅、高鐵、高鋁硅比，集中分布在非洲西部、大洋洲和中南美洲。其余的8%是沉積型鋁土礦，屬一水軟鋁石和一水硬鋁石型，中低品位，主要分布在希臘、前南斯拉夫及匈牙利等地。

由于三種鋁土礦的特點(diǎn)不同，各氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)上采取了不同的生產(chǎn)工藝，主要有拜耳法、堿石灰燒結(jié)法和拜爾－燒結(jié)聯(lián)合法三種。通常高品位鋁土礦采用拜耳法生產(chǎn)，中低品位鋁土礦采用聯(lián)合法或燒結(jié)法生產(chǎn)。拜爾法由于其流程簡單，能耗低，已成為了當(dāng)前氧化鋁生產(chǎn)中應(yīng)用為主要的一種方法，產(chǎn)量約占氧化鋁生產(chǎn)總量的95%左右。

氧化鋁在強(qiáng)電流的作用下，電解出鋁金屬，這道流程就叫電解鋁；

工藝說明

編輯

鋁錠鑄造工藝均采用鋁液注入模具中，待冷卻成鑄坯后取出后，注入過程是產(chǎn)品好壞的關(guān)鍵步驟。鑄造過程也即為由液態(tài)鋁結(jié)晶成固態(tài)鋁的物理過程。鑄造鋁錠工藝流程大致如下：

出鋁—扒渣—檢斤—配料—裝爐—精練—澆鑄—重熔用鋁錠—成品檢查—成品檢斤—入庫

出鋁—扒渣—檢斤—配料—裝爐—精練—澆鑄—合金錠—鑄造合金錠—成品檢查—成品檢斤—入庫

常用的澆鑄方式分為連續(xù)澆鑄和豎式半連續(xù)澆鑄

連續(xù)澆鑄

連續(xù)澆鑄可分為混合爐澆鑄和外鑄兩種方式。均使用連續(xù)鑄造機(jī)?；旌蠣t澆鑄是將鋁液裝入混合爐后，由混合爐進(jìn)行澆鑄，主要用于生產(chǎn)重熔用鋁錠和鑄造合金。外鑄是由抬包直接向鑄造機(jī)澆鑄，主要是在鑄造設(shè)備不能滿足生產(chǎn)，或來料質(zhì)量太差不能直接入爐的情況下使用。由于無外加熱源，所以要求抬包具有的溫度，一般夏季在690～740℃，冬季在700～760℃，以保證鋁錠獲得較好的外觀。

混合爐澆鑄，首先要經(jīng)過配料，然后倒人混合爐中，攪拌均勻，再加入熔劑進(jìn)行精煉。澆鑄合金錠澄清30min以上，澄清后扒渣即可澆鑄。澆鑄時(shí)，混合爐的爐眼對準(zhǔn)鑄造機(jī)的第二、第三個(gè)鑄模，這樣可保證液流發(fā)生變化和換模時(shí)有的機(jī)動(dòng)性。爐眼和鑄造機(jī)用流槽聯(lián)接，流槽短一些較好，這樣可以減少鋁的氧化，避免造成渦旋和飛濺，鑄造機(jī)停用48h以上時(shí)，重新啟動(dòng)前，要將鑄模預(yù)熱4h。鋁液經(jīng)流槽流入鑄模中，用鐵鏟將鋁液表面的氧化膜除去，稱為扒渣。流滿一模后，將流槽移向下一個(gè)鑄模，鑄造機(jī)是連續(xù)前進(jìn)的。鑄模依次前進(jìn)，鋁液逐漸冷卻，到達(dá)鑄造機(jī)中部時(shí)鋁液已經(jīng)凝固成鋁錠，由打印機(jī)打上熔煉號(hào)。當(dāng)鋁錠到達(dá)鑄造機(jī)頂端時(shí)，已經(jīng)完全凝固成鋁錠，此時(shí)鑄模翻轉(zhuǎn)，鋁錠脫模而出，落在自動(dòng)接錠小車上，由堆垛機(jī)自動(dòng)堆垛、打捆即成為成品鋁錠。鑄造機(jī)由噴水冷卻，但在鑄造機(jī)開動(dòng)轉(zhuǎn)滿一圈后方可給水。每噸鋁液大約消耗8-10t水，夏季還需附吹風(fēng)進(jìn)行表面冷卻。鑄錠屬于平模澆鑄，鋁液的凝固方向是自下而上的，上部中間后凝固，留下一條溝形縮陷。鋁錠各部位的凝固時(shí)間和條件不盡相同，因而其化學(xué)成分也將各異，但其整體上是符合標(biāo)準(zhǔn)的。

重熔用鋁錠常見的缺陷有：①氣孔。主要是由于澆鑄溫度過高，鋁液中含氣較多，鋁錠表面氣孔(針孔)多，表面發(fā)暗，嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生熱裂紋。②夾渣。主要是由于一是打渣不凈，造成表面夾渣；二是鋁液溫度過低，造成內(nèi)部夾渣。③波紋和飛邊。主要是操作不，鋁錠做的太大，或者是澆鑄機(jī)運(yùn)行不平穩(wěn)造成。④裂紋。冷裂紋主要是澆鑄溫度過低，致使鋁錠結(jié)晶不致密，造成疏松甚而裂紋。熱裂紋則由澆鑄溫度偏高引起。⑤成分偏析。主要是鑄造合金時(shí)攪拌不均勻引起的。

豎式半連續(xù)鑄造

豎式半連續(xù)鑄造主要用于鋁線錠、板錠以及供加工型材用的各種變形合金的生產(chǎn)。鋁液經(jīng)配料后倒入混合爐，由于電線的特殊要求，鑄造前需加入中間合盤Al-B脫出鋁液中的鈦、釩(線錠)；板錠需加入Al-Ti--B合金(Ti5%B1%)進(jìn)行細(xì)化處理。使表面組織細(xì)密化。高鎂合金加2#精煉劑，用量5%，攪拌均勻，靜置30min后扒去浮渣，即可澆鑄。澆鑄前先將鑄造機(jī)底盤升起，用壓縮空氣吹凈底盤上的水分。再把底盤上升入結(jié)晶器內(nèi)，往結(jié)晶器內(nèi)壁涂抹一層潤滑油，向水套內(nèi)放些冷卻水，將干燥預(yù)熱過的分配盤、自動(dòng)調(diào)節(jié)塞和流槽放好，使分配盤每個(gè)口位于結(jié)晶器的中心。澆鑄開始時(shí)，用手壓住自動(dòng)調(diào)節(jié)塞，堵住流嘴，切開混合爐爐眼，讓鋁液經(jīng)流槽流入分配盤，待鋁液在分配盤內(nèi)達(dá)到2/5時(shí)，放開自動(dòng)調(diào)節(jié)塞，使鋁液流進(jìn)結(jié)晶器中，鋁液即在底盤上冷卻。當(dāng)鋁液在結(jié)晶器內(nèi)達(dá)到30mm高時(shí)即可下降底盤，并開始送冷卻水，自動(dòng)調(diào)節(jié)塞控制鋁液均衡地流入結(jié)晶器中，并保持結(jié)晶器內(nèi)的鋁液高度不變。對鋁液表面的浮渣和氧化膜要及時(shí)清除。鋁錠長度約為6m時(shí)，堵住爐眼，取走分配盤，待鋁液全部凝固后停止送水，移走水套，用單軌吊車將鑄成的鋁錠取出，在鋸床上按要求的尺寸鋸斷，然后準(zhǔn)備下一次澆鑄。

澆鑄時(shí)，混合爐中鋁液溫度保持在690～7l0℃，分配盤中的鋁液溫度保持在685-690℃，鑄造速度為190～21Omm/min，冷卻水壓為0.147～0.196MPa。鑄造速度與截面為正方形的線錠成比例關(guān)系：

VD=K

式中 V為鑄造速度，mm/min或m/h；D為錠截面邊長，mm或m；K為常值，m2/h，一般為1.2～1.5。

豎式半連續(xù)鑄造是順序結(jié)晶法，鋁液進(jìn)入鑄孔后，開始在底盤上及結(jié)晶器內(nèi)壁上結(jié)晶，由于中心與邊部冷卻條件不同，因此結(jié)晶形成中間低、周邊高的形式。底盤以不變速度下降。同時(shí)上部不斷注入鋁液，這樣在固體鋁與液體鋁之間有一個(gè)半凝固區(qū)．由于鋁液在冷凝時(shí)要收縮，加上結(jié)晶器內(nèi)壁有一層潤滑油，隨著底盤的下降，凝固的鋁退出結(jié)晶器，在結(jié)晶器下部還有一圈冷卻水眼，冷卻水可以噴到已脫出的鋁錠表面，為二次冷卻，一直到整根線錠鑄完為止。

順序結(jié)晶可以建立比較滿意的凝固條件，對于結(jié)晶的粒度、機(jī)械性能和電導(dǎo)率都較有利。比種鑄錠其高度方向上沒有機(jī)械性能上的差別，偏析也較小，冷卻速度較快，可以獲得很細(xì)的結(jié)晶組織。

鋁線錠表面應(yīng)平整光滑，無夾渣、裂紋、氣孔等，表面裂紋長度不大于1．5mm，表面的渣子和棱部皺紋裂痕深度不許超過2mm，斷面不應(yīng)有裂紋、氣孔和夾渣，小于lmm的夾渣不多于5處。

鋁線錠的缺陷主要有：①裂紋。產(chǎn)生的原因是鋁液溫度過高，速度過快，增加了殘余應(yīng)力；鋁液中含硅大于0.8%，生成鋁硅同熔體，再生成的游離硅，增加了金屬的熱裂性：或冷卻水量不足。在結(jié)晶器表面粗糙或沒有使用潤滑油時(shí)，錠的表面和角部也會(huì)產(chǎn)生裂紋。②夾渣。鋁線錠表面夾渣是由于鋁液波動(dòng)、鋁液表面的氧化膜破裂、表面的浮渣進(jìn)入鑄錠的側(cè)面造成。有時(shí)潤滑油也可帶入一些夾渣。內(nèi)部夾渣是由于鋁液溫度過低、粘度較大、渣子不能及時(shí)浮起或澆鑄時(shí)鋁液面頻繁變動(dòng)造成。③冷隔。形成冷隔主要是由于結(jié)晶器內(nèi)鋁液水平波動(dòng)過大，澆鑄溫度偏低，鑄錠速度過慢或鑄造機(jī)震動(dòng)、下降不均而引起的④氣孔。這里所說的氣孔是指直徑小于1mm的小氣孔。其產(chǎn)生的原因是澆鑄溫度過高，冷凝過快，使鋁液中所含氣體不能及時(shí)逸出，凝固后聚集成小氣泡留在鑄錠中形成氣孔。⑤表面粗糙。由于結(jié)晶器內(nèi)壁不光滑，潤滑效果不好，嚴(yán)重時(shí)形成晶體表面的鋁瘤。或由于鐵硅比太大，冷卻不均產(chǎn)生的偏析現(xiàn)象。⑥漏鋁和重析。主要是操作問題，嚴(yán)重的也造成瘤晶。